钢结构第一讲绪论.ppt

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2、教育出版社钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计结构结构轴心构件轴心构件 受弯构件受弯构件 偏心构件偏心构件材料材料发展发展构件构件厂房厂房高层建筑高层建筑桥梁结构桥梁结构 大跨度建筑大跨度建筑塔桅结构塔桅结构焊接焊接铆接铆接螺栓螺栓焊接焊接铆接铆接螺栓螺栓计算方法计算方法设计原理设计原理钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 全国重点保护文物泸定铁索桥，建于全国重点保护文物泸定铁索桥，建于17051706年，年，桥身共由桥身共由13根铁链组成；每根（铁链）由根铁链组成；每根（铁链）由862977节铁环节铁环相扣，每根铁链重相扣，每根铁链重13001

3、800kg。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计根据文献记载，中国早在公元前五十年就建成了跨度达根据文献记载，中国早在公元前五十年就建成了跨度达百米的铁索桥，而欧美直到十七世纪尚未出现铁索桥。百米的铁索桥，而欧美直到十七世纪尚未出现铁索桥。泸定铁索桥泸定铁索桥钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计我国古代金属结构建筑在世界上处于领先地位。我国古代金属结构建筑在世界上处于领先地位。镇江甘露寺铁塔、荆州玉泉寺铁塔等等。镇江甘露寺铁塔、荆州玉泉寺铁塔等等。公元公元1061年（宋代）在年（宋代）在湖北荆州玉泉寺建成的湖北荆州玉泉寺建成的13层层铁塔，目前依然存在。铁塔，目前依然存在。铁塔高铁塔高

4、17.9米，八角十米，八角十三级，重三级，重53.3吨，为我国现吨，为我国现存最高、最重、最大的铁塔。存最高、最重、最大的铁塔。已有已有900多年的历史。多年的历史。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 甘露寺铁塔位于天甘露寺铁塔位于天王殿东北，实际上是唐王殿东北，实际上是唐宝历元年宝历元年(八二五年八二五年)卫卫公李德裕建，故又称卫公李德裕建，故又称卫公塔。宋代重铸为铁塔公塔。宋代重铸为铁塔，原塔为七级。十九世，原塔为七级。十九世纪末又因大风疾雷，倾纪末又因大风疾雷，倾倒四层。倒四层。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计建国前建国前 19271937年是我国土木工程及金属结构建设的黄

5、年是我国土木工程及金属结构建设的黄金时代，代表作品有：金时代，代表作品有：沈阳皇姑屯机车厂钢结构厂房（沈阳皇姑屯机车厂钢结构厂房（1927）广州中山纪念堂圆屋顶（广州中山纪念堂圆屋顶（19281931）钱塘江大桥（钱塘江大桥（1937）钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计广州中山纪念堂是为了纪念孙中山先生建造的，于广州中山纪念堂是为了纪念孙中山先生建造的，于1931年年10月竣工。厅内容积为月竣工。厅内容积为33300立方米，容量为立方米，容量为5000人。建国后，广州市的标志性建筑，为国家一级文物。人。建国后，广州市的标志性建筑，为国家一级文物。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计

6、由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。该桥由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。该桥由他带领一批留学生自行设计和监造由他带领一批留学生自行设计和监造(实际施工由丹麦实际施工由丹麦康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程，上部结构钢康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程，上部结构钢梁则由英商道门朗公司承包制造和安装梁则由英商道门朗公司承包制造和安装)。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计建国后建国后第一个五年计划：以工业厂房（第一个五年计划：以工业厂房（156个大型项目）、个大型项目）、交通工程为主。交通工程为主。第一重型机械厂第一重型机械厂第一汽车制造厂第一汽车制造厂钢结构基本原理及设计钢结构基本原

7、理及设计人民大会堂人民大会堂第二第二第四个五年计划：以公共建筑为主。第四个五年计划：以公共建筑为主。钢屋架钢屋架跨度跨度61米米高度高度7米米钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计第五个五年计划第五个五年计划：以工业厂房、公共建筑、交通工程为主以工业厂房、公共建筑、交通工程为主宝钢厂区宝钢厂区钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计芜湖长江大桥芜湖长江大桥九江长江大桥九江长江大桥(钢材钢材15MnVN)钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 瑞金饭店瑞金饭店 27 层层 107米米 金沙江大酒店金沙江大酒店 14 层层 41.4米米 锦江宾馆锦江宾馆 43 层层 153.21米米 静安希尔

8、顿宾馆静安希尔顿宾馆 京广中心京广中心 53层层 208米米 京城大厦京城大厦 52层层 国贸中心国贸中心 40层层 长富宫长富宫 25层层钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计1997年，我国钢产量达年，我国钢产量达1亿吨亿吨,1998年投产的轧制年投产的轧制H型钢系列型钢系列1991年年2月月4日马鞍山钢铁公司轧制我日马鞍山钢铁公司轧制我国第一根国第一根H型钢型钢1996年建成的深圳地王大厦高度年建成的深圳地王大厦高度325米米1998年建成的大连远洋大厦，钢结构年建成的大连远洋大厦，钢结构高层建筑（高度高层建筑（高度201米，米，51层），全部由

9、我层），全部由我国自己完成国自己完成钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计上海金茂大厦上海金茂大厦上海证券大厦上海证券大厦钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计主跨主跨602米的结合梁斜拉桥在米的结合梁斜拉桥在1994年建成时居年建成时居世界斜拉桥跨度之首，现名列第三。世界斜拉桥跨度之首，现名列第三。上海杨浦大桥钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 自自1996年超过年超过1亿吨以来，一直位列世界钢产量的首亿吨以来，一直位列世界钢产量的首位，位，2006年更达到创纪录的年更达到创纪录的3.8亿吨。亿吨。我国新的我国新的钢结构设计规范钢结构设计规范GB50017和和冷弯薄壁冷弯薄壁型钢结

10、构技术规范型钢结构技术规范GB50018也已发布实施。所有这些，也已发布实施。所有这些，为钢结构在我国的快速发展创造了条件为钢结构在我国的快速发展创造了条件。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 于于1777-1781年，世界上年，世界上第一座铸铁桥。它的建造者第一座铸铁桥。它的建造者是钢铁大王亚伯拉罕是钢铁大王亚伯拉罕达比。达比。由建筑师由建筑师TF普里查德普里查德 协助设计。这座桥横跨塞文河，协助设计。这座桥横跨塞文河，跨度为跨度为30.5米。米。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计框架结构最初在美国得到发展，其主要特点是框架结构最初在美国得到发展，其主要特点是以生铁框架代替承重墙

11、。以生铁框架代替承重墙。1858-1868年建造的巴黎圣年建造的巴黎圣日内维夫图书馆，是初期生铁框架形式的代表。日内维夫图书馆，是初期生铁框架形式的代表。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计英国利兹货币交易所英国利兹货币交易所 伦敦老火车站伦敦老火车站 美国美国1850-1880 年间年间“生铁时代生铁时代”建造的建造的大量商店、仓库和政府大厦多应用生铁构件门大量商店、仓库和政府大厦多应用生铁构件门面或框架。面或框架。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计第一座依照现代钢框架第一座依照现代钢框架结构原理建造起来的高层建结构原理建造起来的高层建筑是芝加哥家庭保险公司大筑是芝加哥家庭保险公司

12、大厦。厦。（1883-1885，William Le Baron Jenney）,共十层共十层外形仍然保持着古典的外形仍然保持着古典的比例比例钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计巴黎的埃菲尔铁塔，巴黎的埃菲尔铁塔，在在1889年为纪念法国大革年为纪念法国大革命一百周年而建造，落成命一百周年而建造，落成之日，设计者埃菲尔骄傲之日，设计者埃菲尔骄傲地向世人宣称，世界上只地向世人宣称，世界上只有法国的国旗具有有法国的国旗具有 300 米米高的旗杆。高的旗杆。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计英国福斯桥英国福斯桥,建于建于1889年，是世界上第一座现代年，是世界上第一座现代化钢桥。化钢桥。计

13、算简图计算简图钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计钢拱桥是二十世纪早期常见的桥梁形式。钢拱桥是二十世纪早期常见的桥梁形式。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计美国旧金山的金门大桥，建于美国旧金山的金门大桥，建于20世纪世纪30年代年代用了二万多根钢丝缆绳组成用了二万多根钢丝缆绳组成钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计纽约帝国大厦纽约帝国大厦马来西亚石油大厦马来西亚石油大厦钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计纽约帝国大厦纽约帝国大厦 1931年年 102层层 381米米芝加哥汉考克大厦芝加哥汉考克大厦 1970年年 100层层 337米米纽约世界贸易中心纽约世界贸易中心 1973

14、年年 110层层 411米米芝加哥西尔斯大厦芝加哥西尔斯大厦 1974年年 109层层 442米米马来西亚石油大厦马来西亚石油大厦 1996年年 88层层 450米米金茂大厦金茂大厦 88层层 421米米钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计芝加哥西尔斯大厦芝加哥西尔斯大厦钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计 柳京饭店，它有一百零五层，高三百八十柳京饭店，它有一百零五层，高三百八十 米，米，约有三千个房间，约有三千个房间，朝鲜最高的建筑，朝鲜建筑史上的奇迹。朝鲜最高的建筑，朝鲜建筑史上的奇迹。平壤古代又名柳京平壤古代又名柳京。介绍一座混凝土建筑：介绍一座混凝土建筑：钢结构基本原理及设计钢

15、结构基本原理及设计框架结构体系框架结构体系框架支撑结构体系框架支撑结构体系框架剪力墙体系框架剪力墙体系框架框架-筒体结构体系筒体结构体系悬挂结构体系悬挂结构体系成束筒结构成束筒结构构件构件连接连接钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计由钢板、热轧型钢、冷加工成型的薄壁型钢以及钢索制由钢板、热轧型钢、冷加工成型的薄壁型钢以及钢索制成的工程结构称之为钢结构。成的工程结构称之为钢结构。钢结构（钢结构（steel structuresteel structure）有以下特点）有以下特点：1.2 1.2 钢结构的特点和应用范围钢结构的特点和应用范围(1)钢材强度高钢材强度高 结构重量轻（轻质高强）结构

16、重量轻（轻质高强）由于钢材强度高，结构需要的构件截面小由于钢材强度高，结构需要的构件截面小,结构自重轻，运结构自重轻，运输和安装方便输和安装方便。a=容重容重/屈服强度屈服强度,a越小，结构就越轻。越小，结构就越轻。钢材：钢材：a=1.73.710-4/m；钢砼：钢砼：a=1810-4/m；木材：；木材：a=5.410-4/m。当跨度和荷载相同时，普通钢屋架的重量仅为钢筋混凝土当跨度和荷载相同时，普通钢屋架的重量仅为钢筋混凝土屋架重量的屋架重量的1314。若采用薄壁型钢屋架则更轻。所以。若采用薄壁型钢屋架则更轻。所以钢结构特别适用于跨度大、建筑物高、荷载重的结构，也适钢结构特别适用于跨度大、建筑物高、荷载重的结构，也适用于要求装拆和移动的结构。用于要求装拆和移动的结构。钢结构基本原理及设计钢结构基本原理及设计(2)材质均匀 有良好的塑性和韧性 内部微观组织均匀，各向同性，具有良好的塑性(plasticity)和韧性(toughness)。这些物理力学性能，最符合目前所采用的计算方法（材料力学和结构力学）的基本假定。所以钢结构的实际受力情况与计算结果最吻合，精度可达5%左右。(3)安装方